KR0157252B1

KR0157252B1 - 고인성 고강도 비조질강 봉재의 제조방법

Info

Publication number: KR0157252B1
Application number: KR1019940014931A
Authority: KR
Inventors: 김강형
Original assignee: 김무; 삼성중공업주식회사
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1994-06-28
Publication date: 1998-11-16
Also published as: DE69420473D1; EP0632138A1; KR950000911A; DE69420473T2; US5527401A; JPH0790485A; EP0632138B1

Abstract

본 발명은 조질처리를 실시하지 않은 상태에서 조질처리강과 같은 수준 이상의 기계적 성질을 갖는 고인성 고강도 비조질강 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 인장강도를 90kgf/㎟이상, 충격인성을 KS 3호 시험편에서 5kgf-m/㎠이상 확보할 수 있는 고인성 고강도 비조질강 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

고인성 고강도 비조질강 봉재 및 이의 제조방법

제1도는 온도(T)에 따른 충격 인성을 나타내는 그래프.

제2도는 압연율(R)에 따른 충격 인성을 나타내는 그래프.

제3도는 사이즈(T)에 따른 충격 인성을 나타내는 그래프.

[발명의 목적]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래 기술]

본 발명은 조질 처리를 실시하지 않은 상태에서 조질처리강과 같은 수준 이상의 기계적 성질을 가지면서 고주파 경화를 통한 표면경화가 가능한 고인성 고강도 비조질강 봉재 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 특히 인장 강도를 75kgf/㎟ 이상, 충격 인성을 KS3호 시험 편에서 7kgf-m/㎠ 이상 확보하거나, 인장 강도를 90kgf/㎟이상, 충격 인성을 KS3호 시험 편에서 5kgf-m/㎠ 이상 확보할 수 있는 고인성 고강도 비조질강 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 비조질강은 기계구조용 부품 제조시 조질 처리, 즉 담금질-뜨임, 노말라이징(normalizing)과 같은 열처리를 하지 않고도 단련 가공된 상태에서 만족할 만한 기계적 성질을 얻을 수 있는 강을 의미하는 것이지만, 인성이 조질강에 비해 극히 낮아 인성이 문제되지 않는 크랭크샤프트와 같은 고온에서 사용하는 엔진용 부품이나 기타 단순 용도에 제한적으로 사용할 수 있었다.

특히, 일본 특공평 제1-211606호 또는 일본 특공소 제58-53709호 등에 기재된 바와 같은 종래의 비조질강은 대경 제품에서는 그 특성이 잘 발휘되지 않고 소경 제품에서만 기계적 성질이 바람직하게 나타나는 단점이 있어 실제 적용하는 데는 제약이 많았다. 일본 특개평 1-59333호는 800℃ 부근의 페라이트 존재 온도영역에서의 단련비를 높여 강도와 인성을 얻는다. 하지만 이처럼 낮은 온도 영역에서 압연하려면 압연로울러의 강도가 더 높게 요구되어 직경이 작은 소경제품에만 적용할 수 있다는 제약이 생긴다. 또한, 인성이 부족한 점을 개선하기 위해 일본 특공소 제 54-66322호, 일본 특공소 제58-167751호, 일본 특공소 제61-56235호와 같이 저 탄소 공합금계가 개발되었으나 유도 경화 열처리가 불가한 단점이 있었다. 한편, 일본 특개소 제2-228447호는 MnS나 TiC를 다량으로 미세석출시켜 이들의 결정립 미세화에 기여하도록 하는 기술을 제공하나 넓은 조성범위로 인해 재현을 위한 구체적인 조성을 알기 어렵고, 발명의 핵심이라고 소개한 결정립 미세화를 위한 방법이 제시되지 않았을 뿐만 아니라 실시예에 제공된 강재들의 가공공정이 제시되지 않았다. 더욱이 이같이 S를 0.05％초과 함유하기 위해서는 정련후 재첨가하는 공정이 추가되는 번거로움이 있다. 미국특허 4,838,963호는 앞의 일본 특개평 1-59333호와 같이 MnS,Ti(CN)을 이용한 결정입도 조절을 특징으로 하면서 Si을 0.5∼0.8％ 첨가하여 고강도와 인성개선을 목적으로 하고 있다. 그러나, 이 경우는 중탄소를 때 퍼얼라이트 양이 많아짐에 따른 인성저하를 해결하지 못하여 본 발명보다 낮은 인성을 얻고 있다.

따라서, 본 발명의 목적을 이장 강도를 75kgf/㎟ 이상, 충격 인성을 7kgf-m/㎠ 이상 확보하거나 인장 강도를 90kgf/㎟ 이상, 충격 인성을 5kgf-m/㎠ 이상 확보하며, 동시에 피로 강도 향상을 위해 표면 유도 경화 열처리가 가능하고 도금 및 용접 특성이 우수한 고인성 고강도 비조질강 봉재를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 고인성 비조질강의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고인성 고강도 비조질강은, 인장 강도 75kgf/㎟ 이상, 충격 인성 7kgf-m/㎠ 이상 확보하기 위해, 중량％로 C; 0.35∼0.45％, Si; 0.15∼0.35％, Mn; 0.90∼1.50％, S; 0.005∼0.050％, Al; 0.01∼0.50％, V+Nb 단독 또는 혼합으로 ; 0.005∼0.15％, N; 0.006∼0.020％, 불순물로써 P; 0.03％이하, 0; 0.0050％이하, 그리고 나머지는 Fe 및 제강 공정상 필연적으로 함유되는 불순물로 구성된다.

이때 필요시 강도와 인성을 보완하기 위해 Cr; 0.30％ 이하, Ti; 0.03％ 이하를 첨가한다.

또한, 본 발명의 고인성 고강동 비조질강은, 인장 강도 90kgf/㎟ 이상, 충격 인성 5kgf-m/㎠ 이상 확보하기 위해, 중량％로 C; 0.40∼0.50％, Si; 0.25∼0.45％, Mn; 1.20∼1.50％, S; 0.005∼0.050％, Al; 0.01∼0.05％, V+Nb 단독 또는 혼합으로 ; 0.005∼0.15％, N; 0.006∼0.020％, 불순물로써 P; 0.03％이하, O; 0.0050％이하, 그리고 나머지는 Fe 및 제강 공정상 필연적으로 함유되는 불순물로 구성된다.

이때 필요시 강도의 인성을 보완하기 위해 Cr; 0.30％ 이하, Ti; 0.03％이하, B; 0.0030％이하를 첨가한다.

이하, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.

종래의 비질강은 대개, 인장 강도가 75kgf/㎟ 이상이며, 충격 인성 45kgf-m/㎠ 이상 되는 것이 주종을 이루었으나, 그나마 보증 한도는 사이즈에 따라 그보다 낮은 경우가 많았다.

경량화를 위해서는 고강도 고인성을 가진 제품이 요구되어 고충격 하중을 받는 곳에는 75kgf-m/㎠ 이상의 인장 강도와 7kgf-m/㎠ 이상의 충격 인성을 가지는 정도로 제조된 것을 적용해야 한다. 그 이유는 북구와 러시아 등지 또는 캐나다와 같은 혹한지에서는 재료의 저온 취성문제 때문에 고인성을 요구하기 때문이다. 실 예로, 충격 인성이 4kgf-m/㎠ 급인 재료가 스칸디나비아 반도에서 겨울철에 파괴를 일으켜, 중장비에 적용하기 위해서는 저온용의 경우 인장 강도 75kgf/㎟ 급에선 7kgf-m/㎠ 이상의 충격 인성을 지녀야 함을 알 수 있었다.

그러나, 충격 인성은 연신율(Elongation)과 강도(strength)의 혼합개념이므로 인장 강도와 충격 인성의 균형(balance)이 중요하다.

본 발명자는 이를 만족하기 위한 식을 다음과 같이 산출할 수 있었다.

I.V = 0.05T + 6………(1)

I.V = 0.05T + 4………(2)

이때, I.V는 충격지(Impact Value)의 약자로 KS3로(JIS 3호)충격시험 편으로 얻어지는 상온에서의 충격 인성 값이며 단위는 kgf-m/㎠ 이다. T는 섭씨 온도(℃)를 의미하며, 소재를 사용하는 온도에서 가지는 충격 인성을 유추하기 위해 본 식을 사용한다. (1)식은 7kgf/㎟ 급의 인장 강도를 가지는 경우에, (2)식은 90kgf/㎟급의 인장 강도를 가지는 경우에 각각 적용한다(제1도 참조).

또한, 인장 강도를 90kgf/㎟ 이상 확보하는 제품을 요구하는 경우는 인성 보증이 3kgf-m/㎠ 이상은 곤란한 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해 이런 경우는 SCr440 또는 SCM440 등을 조질 처리(Quenching + Tempering)하여 사용하였으나, 본 발명은 비조질강으로서 고강도와 고인성을 지니도록 제조되므로 부품의 제조원가면에서 크게 유리하다.

이를 만족하려면 재료의 압연율이 중요한데, 중간 가열 후 최종 압연시의 압연율이 특히 중요하다. 뿐만 아니라 압연 온도 또한 중요하며 본 발명자는 시험 결과를 토대로 이들 인자가 인성에 미치는 효과를 다음 식으로 산출하였다.

I.V = 9.4 log R + 2.5………(3)

이때, R은 중간 가열 후 최종 압연 때의 압연율로서 단련비(S)와 같은 개념이다(제2도 참조).

이들의 충격 인성을 사이즈와 함께 고려해 보면 사이즈가 작을수록 충격 인성이 높아지는 것을 알 수 있고, 이는 압연율의 효과와 냉각 속도의 효과라는 것을 유추할 수 있었다(제3도 참조).

I.V = 7.5 - 23.5C + 1.3Si + 1.5Mn + 0.5(Cr+V) + 21.1A1 + 66.7Ti + 31.2S - 0.5Nb + 9.4 log R - 0.06(T' - 850)

이때, T'은 최종 압연 후 온도이며, 이를 통해 개략적으로 충격 인성을 유추할 수 있었다.

이하에 상술한 각 원소들의 성분 조성을 한정하는 이유는 다음과 같다.

인장 강도 75kgf/㎟ 급에서, C는 원하는 강도와 경도를 얻는데 필수적인 성분으로서 중량 ％로 (이하 동일) 최소 0.35％이상 함유도어야 인장 강도 75kgf/㎟ 이상과 고주파 유도경화능면에서 표면 경도 HRC 50이상을 얻는데 만족할 수 있다. 그러나, 0.45％를 초과하면 용접시 HAZ(열영향부)의 경도가 지나치게 높아져 용접부품 적용이 어려워지거나 취성의 증가로 충격 인성 7kgf-m/㎠ 이상 얻는 것이 어려우므로 제한한다.

Si는 제강 중 중요한 탈황제로서 작용하며 페라이트의 강화 효과가 있어 0.15％이상 요구된다. 그러나, 0.35％를 초과하면 필요한 양의 퍼얼라이트를 얻는데 방해되어 항복강도가 미달할 가능성이 있으므로 제한한다.

Mn은 강도 향상과 인성 확보에 기여하는 유효한 원소이며, 제강 중에는 중요한 탈황제 역할을 한다. 특히 본 발명에서는 MnO를 석출 위치로 하여 MnS의 석출을 유도하며 이는 기계 가공성과 더불어 페라이트 형성을 촉진함으로써 인성을 향상시키는 효과가 있다. 강도 확보를 위해 0.90％이상 첨가하며 C량 첨가에 반비례하여 첨가하는데 최대 1.50％까지 첨가한다. 그 이상에서는 베이나이트 조직이 지나치게 많아져 기계 가공성이 악화되고 용접성이 저하하므로 제한한다.

S는 제강과정중에 필연적으로 함유되며 소성변형온도가 낮은 황화물을 형성하므로 종래의 강에서는 고온위성을 개선하기 위해 정련과정을 거쳐 제거함으로써 0.035％ 이하로 규제하나 본 발명에서는 전술한 바와 같이 기계 가공성 향상 효과 외에 퍼얼라이트 입내 페라이트 형성 효과가 있어 인성을 개선하므로 최소 0.005％ 이상 첨가한다. 그러나, 0.005％를 초과할 경우에는 MnS와 같은 개재물 과다로 도금성, 피로 강도와 인장 강도를 감소시키므로 규제한다.

Cr은 페라이트에 고용되어 강화시키고 안정화시키는데 효과적이므로 필요시 선택적으로 소량 첨가하거나 중탄소강에서 0.3％를 초과하면 오히려 인성을 해치는 경우가 있으므로 제한한다.

Al은 탈산작용이 강하므로 제강 중에 탈산제로 사용하며 강중에서 N과 화합한 질화물로 잔류하는 경우 결정립 미세화와 인성 향상에 기여한다. 0.01％이하에서는 충분한 탈산이 어렵고 0.05％ 이상에서는 SiO₂에 소량 함유되어 소성변형을 쉽게 일으켜 비금속개재물로 인한 기계 가공성 저하와 청정도 악화가 있을 뿐만 아니라 과다한 산화물로 잔류할 경우 소지홈의 원인이 되어 도금 품질을 저하시키므로 제한한다.

V는 탄화물 형성과 질 화물 형성으로 강도와 인성 향상에 기여하며 소량으로도 효과적으로 강도를 확보한다.

Nb도 V와 같이 탄화물과 질 화물을 형성하는데 특히 1000℃이상 열간 가공 중에 오스테나이트의 재결정 성장을 지연시키며 변태후 미세 석출하여 강도를 향상시킨다. 따라서, V와 Nb는 상호 보완적으로 강도와 인성을 향상시키므로 Nb는 용접성을 해치지 않는 0.05％ 이하의 범위에서 V와 복합 첨가하여 V이나 Nb의 전체 양은 0.05∼0.20％ 범위일 때 만족할 만한 효과가 나타난다.

Ti는 N과 결합력이 강하여 질 화물을 형성하며 B첨가시에는 유효보론을 확보하기 위해 BN형성을 억제하는 용도로 첨가하므로 필요시 선택적으로 사용된다. 그 외의 경우에도 오스테나이트 입도 미세화에 기여하나 0.03％ 이상에서는 인성 향상에 비해 기계 가공성이 크게 저하되므로 제한한다.

N은 V와 VN, V(CN)을 형성하고 Nb와 Nb(CN), Al과 AIN을 형성한다. 그 외에 Ti(CN), TiN 또는 소량의 BN으로 잔류한다. 이때, 질화물과 탄질화물은 생성 온도가 높아서 재결정 온도를 상승시키거나 결정립을 미세화시키고 페라이트 기지를 강화하는데 효과적으로 작용한다.

그런데, 상기 탄질화물들은 Mn의 C와 N의 활성도를 감소시키므로 만족한 경과를 얻기 위해서는 반드시 C와 N의 활성도를 높이는 V 이나 Nb와 같은 원소가 필요하다. 이때, V는 Nb보다 작은 침입형으로서 확산이 잘 되어 분산이 쉬우므로 더 효과적이다.

한편, 90kgf/㎟ 급인 경우, C 0.40％ 미만에서는 인장강도를 만족하기 어렵고, 0.50％를 초과할 경우 인성과 용접성을 만족하기 어려워 제한한다. 또한, 75kgf/㎟ 급에 비해 C, Mn량이 높은 관계로 퍼얼라이트가 많아지므로 인성을 만족시키기 위한 페라이트량을 확보하기 위해 Si을 0.25％ 이상 첨가하나, 0.45％를 초과하면 오히려 항복 강도가 저하되거나 뷔트만스테텐 조직과 같은 절삭성이 안좋은 조직이 나타나는 관계로 제한한다.

Mn은 75kgf/㎟ 급에서와 마찬가지로 강도향상과 인성확보에 중요한 원소이며, 탈황제 역할을 한다. 90kgf/㎟ 급 이상의 강도확보를 위해 0.90％ 이상 첨가하며, 1.6％ 이상에서는 베이나이트 조직이 지나치게 많아져 기계가공성과 용접성이 저하하므로 제한한다. 필요에 따라 0.0030％ 이하의 B를 첨가하여, 페라이트 형성을 촉진하고 경화능을 향상시킬 수 있는데, 0.0030％ 이상에서는 편석이나 취성의 위험이 있으므로 제한한다. 이 경우 BN의 형성에 의한 경화능 저하를 방지하기 위해 반드시 최소한 0.01∼0.03％ Ti를 함유하도록 한다.

그 외에 불순물로서 P를 0.03％ 이하로 규제하는데 이는 입계에 편석하여 충격 인성을 저하시키는 단점과 용접부에서 잔류 수소와 결합 함으로써 균열 감수성을 높이는 해가 있기 때문이다.

또한, 0을 0.0050％ 이하로 제한하는 데 이는 피로 강도, 기계 가공성, 도금 특성 및 용접성에 미치는 해가 있기 때문이다. 본 발명에서는 필요에 따라 탈산과 비금속개재물의 형상 제어를 위해 Ca, Te, Ce 또는 기타 희토류 금속이나 Mish 금속을 0.004％ 이하로 첨가한다.

본 발명에서는 제강 중 정련을 통해 비금속개재물을 제거하며 KS D0204(철강의 비금속개재물의 현미경 시험 방법)에 의해 점유율계산법(Point Counting Method)으로 측정시 dA = 0.20％ 이하, dB +dC = 0.10％ 이하 및 dT = 0.25％ 이하로 규제한다. 이때, dA는 A타입, dB는 B타입, dC는 C타입, dT는 A + B + C의 비금속개재물 점유율을 각각 의미한다.

이는 청정도를 적정하게 규제함으로써 도금 공정 중에 미도금부가 발생하는 불량을 감소시키고 피로 강도와 인성을 향상시키는 효과가 있기 때문이다. 비금속 개재물이 피로 강도에 미치는 영향은 이미 널리 알려진 사실이다. 거시적 도금 품질(Macro plating quality)에 영향을 미치는 소지 홈에 관해서는 KS D 0208(철강의 소지홈 육안 시험 방법)과 ASTM E45(강의 개재물 함량측정법)를 이용하여 확인한다.

용도에 맞춰 계단형으로 절삭 후 연마한 표면을 육안으로 검사하거나 절삭 후자분탐상법을 이용하여 검출되는 소지홈에 대해 총 환산 개수 20개 이하, 총길이 15.0㎜ 이하, 최대 소지홈 길이 5.0㎜ 이하로 규제한다. 이는 20-15.0-(5.0)으로 표기할 수 있다. 보다 바람직하기로 총 환산갯수 7개이상, 총길이 15.0㎜ 이하, 치대 소지홈 길이 4.0㎜ 이하로 규제한다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 방법은 제강 후 주조한 잉곳 또는 불루움을 1200∼1300℃의 온도 구간에서 가열 유지하고 분괴 단련을 실시하며 중간재를 950∼1250℃구간으로 재 가열하여 제어 압연하되 최종 단련 온도를 AC 3∼980℃구간으로하고, 보다 바람직하기로 최종 단련 온도를 AC 3∼850℃ 구간으로 하여 구후 냉각속도를 50∼120℃/min로 유지하면서 500℃ 이하로 냉각함으로써 가공 페라이트와 미세한 오스테나이트를 얻어 강도와 인성을 향상시키는 것을 구성한다.

본 발명의 방법을 조금 더 구체적으로 살펴보면, 상술된 본 발명의 비조질강용 조성물을 통상의 제강로 및 제강 방법으로 처리하여 잉곳 또는 연속 주조한 후 각각 형상에 따라 1200∼1300℃의 온도 구간에서 일정 시간 가열 후 유지하여 수지상 조직편석(dendrite segrigation)과 주조 결함을 제거하고 분괴 압연을 실시함으로서 조직을 건전하게 하고, 중간재를 950∼1250℃ 구간으로 재 가열하여 제어 단련하되 최종 단련 온도를 AC 3∼980℃로 하여 가공 경화된 초석페라이트와 미세한 오스테나이트를 얻어 강도와 인성을 동시에 향상시키는 것이다. 만약 980℃를 넘어가면 탄화물, 질화물 등의 석출물이 용해되어 고용되므로 결정 성장을 억제하기 어려워지고 이는 인성을 떨어 뜨리게 된다. 최종단련 후 냉각속도를 50∼120℃/min로 유지하는 것은 이 범위 이하에서는 재결정구간에서의 유지시간이 길어 조직이 조대해지며, 그 이상에서는 베이나니트와 같은 취성을 가진 조직이 많아져 인성을 저하시키기 때문이다.

이때, 압연에서 제어 압연 대신에 직접 노말라이징(direct normalizing)을 통해 비조질강을 제조하는 경우 통상의 일반 압연으로 진행하고 최종 압연 후 AC 3∼980℃ 구간에서 일정 시간 유지 후 냉각시키되, 50∼120℃/min의 속도로 제어 냉각하는 방법을 택할 수 있다. 또, 단조, 프레스와 같은 단련 방법을 채택하는 경우에도 같은 요령으로 온도를 관리함으로서 만족한 결과를 얻을 수 있으며, 이들의 경우도 본 발명의 특징에 포함된다.

본 발명의 또 다른 특징으로 미세 조직적인 특성에 따르면 위의 온도 조절 방법과 단련성형비를 5S이상 유지할 때, 미세한 페라이트와 퍼얼라이트의 혼합 조직을 얻기가 용이하며 특히 퍼얼라이트 콜로니(pearlite colony)의 크기가 ASTM 입도 번호로서 평균 5이상으로 결정립 평균 직경이 0.07㎜ 이하인 상태가 된다. 이때, 페라이트와 퍼얼라이트의 평균 결정입도는 비조질강의 충격 인성과 밀접한 관계가 있으며, 본 발명자의 연구와 실험에 의하면 퍼얼라이트 결정입도 번호와 KS3호 충격시험 편의 충격 흡수 에너지가 비례적인 관계로 확인되었다.

또한, 페라이트의 분률도 인성을 확보하는데 주요한 내용으로서 충격 인성 5kgf/㎟이상, 확보하려면 0.15이상의 면적분율을 유지해야 한다.

또한, 본 발명에 의한 비조질강은 굽힘 피로, 인장 또는 인장 압축 피로, 비틀림 피로 등과 같은 여러 가지 형태의 반복응력에 대한 저항성과 도금시에 발생하는 여러 가지 표면 결함 즉, 선상미도금부나 핀홀등과 같은 결함, 용접성, 고주파 유도 경화때 수반되는 균열 감수성에 의한 표면 균열 등을 해결하기 위해 비금속개재물, 소지홈, 표면 홈과 같은 결함 내용을 제어하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1-7]

하기 표1에 기재된 조성으로 전기로에서 잉곳과 블루움으로 주조한 후 1200∼1300℃에서 가열하고 중간재인 빌렛으로 압연하여, 다시 1100∼1200℃의 온도 범위에서 가열한 것을 각각의 사이즈로 압연 또는 단조하되 최종 단련 온도를 AC 3∼980℃로 하고, 그 후 950∼500℃의 온도 범위를 평균 60∼80℃/min의 냉각 속도로 냉각한 것에 대해 시편을 채취하여 비금속개재물, 소지홈 또는 표면홈 등의 결함 내용을 하기 표3에 기재하였고, 인장 시험과 샤르피 충격 시험을 실시하여 그 결과를 하기 표4에 기재하였다.

단, 7번 강종은 최종단련 후 3시간 유지하고 공냉하였으며, 평균 80℃/min의 냉각속도로 500℃까지 냉각하였다. 500℃이하에서는 더 이상 조직변화가 나타나기 어려우므로 공냉으로 방치하였다.

[비교예 1-4]

하기 표2에 기재된 조성으로 하는 것 외에는 상기 실시예 1-7와 동일하게 제조하고 각 시편을 채취하여 상기 실시예 1∼7 에서와 동일한 실험을 실시하여 하기 표3과 표4에 그 결과를 기재하였다.

* 최종 압연 후 900℃ 재 가열하여 3시간 유지 후 80℃/min의 냉각 속도로 500℃까지 냉각

** Ø 95 소재를 3kg 자동차용 너클로 단조한 후 평균 80Ø/min의 냉각 속도로 500℃까지 냉각

*** 높이 130㎜ 소재를 평균 두께 25㎜인 제품으로 단조

·SM 45C-기름 담금질(900℃)후 뜨임(500℃)-비교재

‥SCM440-기름 담금질(880℃)후 뜨임(650℃)-비교재

최종 단련 온도 측정은 적외선 온도계로 측정함(±5℃오차)

o 소지홈 검사는 MPI(자분탐상검사) 1000amp로 검사함

* 도금 후 선상 결함 검출

1, 3, 4-1, 비교예 3은 도금 두께 25㎛로 경질 크롬 도금을 실시하였고, 비교예 3강종외에는 결함 없음.

비금속 개재물은 이상에서와 같은 결과로 인해 dA = 0.2％이하, dB + dC = 0.10％이하, dT = 0.25％ 이하로 관리되어야 전술한 기계적 성질 및 내피로성을 만족시킬 수 있다. 소지홈도 같은 이유로 20-15-(5) 이하로, 바람직하게는 7-15-(4) 이하로 관리되어야 도금 특성 및 내피로성등을 만족시킬 수 있다. 퍼얼라이트 결정입도는 나이탈 부식 용액(3∼5％)으로서 부식시킨 상태에서 100배 광학현미경으로 측정시 ASTM No. 5이상의 균일한 입도를 가진 미세한 결정립이어야 요구되는 충격특성 및 고주파 유도경화특성등을 만족시킬 수 있다.

그리고, 페라이트 분율의 경우 15％ 이상 확보되어야 요구하는 충격인성을 확보할 수 있다. 최종단련온도는 800∼980℃ 사이의 온도에서 최종 단련비 10％ 이상을 만족시켜야 요구하는 기계적 성질, 특히 충격인성을 만족시킬 수 있다.

인장시편 : KS4 호

충격시편 : KS3 호

전술한 바와 같이, 본 발명의 비조질강은 기존의 비조질강보다 더 높은 강도를 얻음으로써, 설계 허용응력을 높일 수 있고, 제품의 경량화가 가능한 고강도 고인성 비조질강은 다른 조질강을 사용하거나 낮은 강도의 비조질강을 사용하는 경우에 비해 생산원가면이나 적용면에서 더욱 유리하다. 따라서, 본 발명의 비조질강은 중장비의 고정핀류, 샤프트류 및 유압실린더의 로드에 적용 가능하며 자동차 부품의 너클, 토션바아 등에서도 사용 가능하다.

또한 본 발명은 도금특성, 고주파 유도경화성, 용접성 면에서 안전하므로 불량률을 감소시킬 수 있다.

Claims

중량％로, C;0.35∼0.45％, Si; 0.15∼0.35％, Mn; 0.90∼1.50％, S; 0.005∼0.050％, Al; 0.01∼0.50％, V+Nb 단독 또는 혼합으로 ; 0.005∼0.15％, N; 0.006∼0.020％, 불순물로써 P; 0.03％이하, 0; 0.0050％이하, 그리고 Fe 및 제강 공정상 필연적으로 함유되는 불순물로 구성되며, 필요시 Cr; 0.30％ 이하, Ti; 0.03％ 이하 또는 Ca, Te, Ce 기타 희토류금속이나 미쉬금속을 0.004％ 이하로 단독 또는 복합첨가하는 고인성 고강도 비조질강 봉재의 제조방법에 있어서, 제강후 주조한 잉곳과 불루움 중 적어도 어느 하나를 1200∼1300℃의 온도범위에서 가열 유지한 채 분괴압연을 실시하며 중간재를 1000∼1250℃의 온도범위로 재가열 하는 단계; 재가열된 강재를 5S 이상의 단련성형비를 얻도록 단련하되, 최종단련이 AC3∼980℃의 온도범위에서 행해지는 단계; 및 단련된 강재를 500℃ 이하까지 50∼120℃/min의 냉각속도로 냉각하는 단계;를 포함하고, 상기 고인성 고강도 비조질강 봉재가 가공경화된 페라이트와 평균 퍼얼라이트의 결정입도가 ASTM 입도번호 5 이상인 조직을 얻어 인장강도 75kgf/㎟ 이상, 충격적인성 7kgf-m/㎠이상인 것을 특징으로 하는 고인성 고강도 비조질강 봉재의 제조방법.
중량％로, C;0.40∼0.50％, Si; 0.25∼0.45％, Mn; 1.20∼1.60％, S; 0.005∼0.050％, Al; 0.01∼0.50％, V+Nb 단독 또는 혼합으로 ; 0.005∼0.15％, N; 0.006∼0.020％, 불순물로써 P; 0.03％이하, 0; 0.0050％이하, 그리고 나머지는 Fe 및 제강 공정상 필연적으로 함유되는 불순물로 구성되며, 필요시 Cr; 0.30％ 이하, Ti; 0.03％ 이하, Ti; 0.03％ 이하, B; 0.0030％ 이하 또는 Ca, Te, Ce 기타 회토류금속이나 미쉬금속을 0.004％ 이하로 단독 또는 복합첨가하는 고인성 고강도 비조질강 봉재의 제조방법에 있어서, 제강후 주조한 잉곳과 불루움 중 적어도 어느 하나를 1200∼1300℃의 온도범위에서 가열 유지한 채 분괴압연을 실시하며 중간재를 1000∼1250℃의 온도범위로 재가열 하는 단계; 재가열된 강재를 5S 이상의 단련성형비를 얻도록 단련하되, 최종단련이 AC3∼980℃의 온도범위에서 행해지는 단계; 및 단련된 강재를 500℃ 이하까지 50∼120℃/min의 냉각속도로 냉각하는 단계;를 포함하고, 상기 고인성 고강도 비조질강 봉재가 가공경화된 페라이트와 평균 퍼얼라이트의 결정입도가 ASTM 입도번호 5 이상인 조직을 얻어 인장강도 90kgf/㎟ 이상, 충격적인성 5kgf-m/㎠이상인 것을 특징으로 하는 고인성 고강도 비조질강 봉재의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비조질강 봉재는 20-15.0-(5.0) 이하인 소지홈을 구비하여 도금특성을 개선하는 것을 특징으로 하는 고인성 고강도 비조질강 봉재의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비조질강 봉재는 7-15.0-(4.0) 이하인 소지홈을 구비하여 도금특성을 개선하는 것을 특징으로 하는 고인성 고강도 비조질강 봉재의 제조방법.